Indicateur de niveau d'eau. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Dans le système d'alimentation en eau d'une maison de campagne, un fût en polyéthylène de 160 litres installé dans le grenier sert d'élément de stockage [1]. Un ajout très utile au système est le compteur de niveau d'eau (volume) dans le baril décrit dans cet article.

Le capteur du compteur proposé est un condensateur formé de deux plaques de bandes de feuille, fixées sur la surface extérieure du cylindre en plastique verticalement à partir de côtés opposés. La capacité d'un tel capteur dépend presque linéairement du niveau d'eau : de 7 pF pour un baril vide, jusqu'à 270 pF pour un baril presque plein. L'indicateur peut être un multimètre ou un microampèremètre à aiguille.

Pour obtenir un signal électrique proportionnel à la capacité, un principe bien connu est utilisé - des impulsions rectangulaires traversent la capacité mesurée du capteur et un redresseur à diode assemblé selon le schéma de doublement de tension. Si la résistance de charge du redresseur est faible et que la chute de tension à ses bornes est nettement inférieure à l'amplitude des impulsions, le courant redressé moyen est proportionnel à la capacité en première approximation : I = U f C_д, où U est l'amplitude des impulsions moins la chute de tension aux bornes des diodes de redressement ; f est le taux de répétition des impulsions ; AVEC_д - capacité du capteur.

Ce courant peut être appliqué à un microampèremètre et la fréquence des impulsions peut être sélectionnée de sorte que ses lectures soient directement proportionnelles au volume d'eau en litres ou en pourcentage (du volume maximum). Si vous installez une résistance à la sortie du redresseur et que vous y connectez un voltmètre numérique (multimètre en mode de mesure de tension), vous pouvez obtenir les mêmes informations sous forme numérique.

Riz. 1. Schéma de compteur (cliquez pour agrandir)

Le schéma d'un tel compteur est illustré à la fig. 1. Il se compose d'un générateur d'impulsions rectangulaire monté sur trois éléments logiques DD1.1 - DD1.3, d'un étage tampon sur l'élément DD1.4 et d'un redresseur sur les diodes VD1 et VD2 avec un condensateur de lissage C4. Le générateur fonctionne à une fréquence d'environ 100 kHz. Avec une tension d'alimentation de 9 V, une chute de tension entre deux diodes d'environ 1,2 V et une capacité de capteur de 270 pF, le courant de sortie calculé à l'aide de la formule ci-dessus sera I = (9-1,2)x100x10³x270x10^{- 12} = 210x10^-6 = 210 µA. Par conséquent, la chute de tension calculée aux bornes de la résistance R5 sera U_R5 = 210x10^-6x820 = 170 mV. La tension réellement mesurée avec un baril presque plein est inférieure - environ 150 mV.

Le multimètre est conçu pour fonctionner avec des multimètres numériques largement utilisés de la série M83xx, à droite sur la Fig. 1 montre les points de connexion à celui-ci. Si vous définissez la limite de mesure de 200 mV dans le multimètre, la résolution du compteur (le poids du chiffre le moins significatif) sera de 0,1 l. Bien sûr, l'erreur de mesure de la quantité d'eau sera plus importante, principalement en raison de la forme non cylindrique du fût. Si vous réglez la limite de mesure du multimètre sur 2 V, les lectures seront en litres.

Il est intéressant de connecter la sortie du redresseur du compteur aux entrées du multimètre lorsqu'il est alimenté par la même source. Dans un multimètre, aucune des entrées n'est directement connectée à l'alimentation, mais la sortie CC du redresseur n'a pas non plus besoin d'être connectée à l'alimentation. Cela permettait de connecter directement la sortie du redresseur aux entrées "COM" et "VΩmA" du multimètre, et pour connecter la sortie AC du redresseur à l'alimentation, il fallait installer le condensateur C3.

Toutes les parties du compteur sont installées sur une carte de circuit imprimé simple face en feuille de fibre de verre de 1,5 mm d'épaisseur, dont le dessin est illustré à la Fig. 2. Des résistances fixes sont utilisées - MLT, réglage - CA9V importé ou SP3-19a domestique, condensateur C2 - K10-17, KM-5. Les diodes KD510A peuvent être remplacées par n'importe quel silicium à impulsions de faible puissance.

Riz. 2. Dessin du tableau

Pour se connecter à l'alimentation, aux circuits du multimètre et au capteur, des broches d'un diamètre de 1 mm du connecteur de la série RP sont soudées à la carte, et un bloc d'une batterie de neuf volts usagée est soudé à deux broches pour se connecter à le connecteur d'alimentation du multimètre. La possibilité d'installer la carte du compteur dans le compartiment à piles du multimètre M83x est illustrée à la fig. 3. Une alimentation électrique (adaptateur) d'un amplificateur d'antenne de télévision a été utilisée comme source d'alimentation. Dans celui-ci, le stabilisateur de microcircuit pour une tension de 12 V est remplacé par un neuf volts (78L09).

Riz. 3. Option d'installation de la carte

Si vous utilisez un microampèremètre au lieu d'un multimètre pour l'indication, vous pouvez utiliser un chargeur 5 V d'un téléphone portable comme source d'alimentation. Dans ce cas, la fréquence de génération doit être augmentée en sélectionnant le condensateur C2 et la résistance R5 doit être exclue. Cependant, il convient de garder à l'esprit que souvent la stabilité de la tension des chargeurs est faible et que la tension de sortie elle-même dépasse légèrement 5 V. Par conséquent, il est nécessaire de vérifier d'abord que la tension ne change pratiquement pas lorsqu'une résistance avec une résistance de 100 ... 200 Ohm est connecté à la sortie du chargeur et lorsque la tension secteur change. Si ce n'est pas le cas, un régulateur intégré avec une faible chute de tension, dite Low drop pour une tension de 5 V, doit être installé sur sa sortie, par exemple, LM2931Z-5.0 ou KR1158EN5 avec n'importe quel index alphabétique.

Le capteur est constitué de deux bandes de papier aluminium cuisson de 120 mm de large et de longueur correspondant à la hauteur du canon. Pour la connexion, des bandes étroites de feuille de cuivre sont utilisées, qui sont enroulées aux extrémités des bandes de feuille, et les fils menant à la carte sont soudés à ces bandes. Les bandes sont fixées à la surface du baril avec un film d'emballage collant. Si la distance entre le canon et la carte convertisseur est supérieure à un demi-mètre, pour éliminer l'effet de couplage capacitif entre les conducteurs, le capteur doit être connecté à la sortie de l'élément DD1.4 avec un fil blindé, l'écran de qui doit être connecté au plus ou au moins de la source d'alimentation, et la résistance de la résistance R4 doit être divisée par deux. Si la distance entre le canon et l'indicateur est supérieure à trois mètres, il est préférable de séparer la carte et l'indicateur en installant la carte à moins d'un demi-mètre du canon.

La configuration de l'appareil n'est pas difficile. Si un microampèremètre à aiguille est utilisé comme indicateur, il faut, sans souder la résistance R5, en sélectionnant le condensateur C2 et la résistance R3, obtenir des lectures (avec un barillet presque plein) correspondant à 150 l, soit 100 %. Lors de l'utilisation d'un multimètre, ceci est réalisé en sélectionnant le condensateur C2 et la résistance R5, ainsi qu'en douceur par la résistance R3. La conception du capteur est illustrée à la Fig. 4. À titre indicatif, l'auteur a utilisé un multimètre fabriqué il y a de nombreuses années avec des indicateurs à LED [2].

Riz. 4. Conception du capteur

Le dispositif peut être complété par un deuxième capteur sous la forme de deux demi-anneaux horizontaux fixés sur le dessus du baril, et on peut réaliser une machine automatique qui arrête la pompe lorsque le baril est rempli. Un demi-anneau est connecté à la sortie du générateur, l'autre - à l'entrée du redresseur. Le condensateur C3 n'est pas installé, la sortie inférieure du redresseur selon le circuit est connectée au moins de la source, et l'autre sortie est connectée à un dispositif de seuil qui éteint la pompe. Un flexible avec clapet anti-retour [1] doit être installé pour éviter les conséquences d'un débordement d'urgence !

littérature

1. Biryukov S. Approvisionnement en eau dans le pays - CAM, 2015, n ° 6, p. 12-14.
2. Biryukov S. Multimètre numérique portable. - Collection "Aider le radioamateur", vol. 100.-M. : DOSAAF, 1988.

Auteur : S. Biryukov

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